[데이터베이스] 정규화 : 1NF, 2NF, 3NF, BCNF

데이터베이스 정규화 (Normalization)

앞선 포스팅에서 데이터베이스의 잘못된 설계로 발생하는 이상(Anomaly)과, 함수적 종속에 대해 알아보았다.

[데이터베이스] 정규화 : 이상(Anomaly), 함수적 종속성 (Functional Depenency)

데이터 중복으로 발생하는 이상 현상을 제거하기 위해서는, 데이터베이스의 테이블을 올바르게 재구성해야 할 것이다.

이처럼 데이터베이스 설계 단계에서 중복이 최소화되도록 구조화하는 과정을 정규화(Normalization)라 하며, 이렇게 정규화된 정도를 정규형(NF, Normal Form)이라 한다.

정규형에는 1NF, 2NF, 3NF, BCNF, 4NF, 5NF, 6NF 가 존재한다. 차수가 높아질수록 정규형의 조건이 까다로워지며, 더 높은 정규화 정도를 가진다.

이번 포스팅에서는 1NF부터 BCNF까지의 정규형을 알아보자.

 

제 1 정규형 (1NF, First Normal Form) : 도메인의 원자성

다음과 같은 예제 테이블을 보자.

USER_ID	USER_NAME	ORDERED_PRODUCT	ADDRESS	MEMBERSHIP
11254824	LEE	MOUSE, KEYBOARD	ULSAN	TRUE
18574381	PARK	SPEAKER	SEOUL	TRUE
89834230	KIM	MONITOR, MOUSE	DAEGU	FALSE

 

위 테이블은 제 1정규형을 만족하지 않는다. ORDERED_PRODUCT 에 주목하자.

관계형 데이터베이스는 행 도메인에서 각각 정확히 한 개의 값만을 허용하기 때문에, ORDERED_PRODUCT 도메인은 원자성을 갖지 못하며, 이는 제 1정규형의 조건을 위반한다.

따라서, 다음과 같이 테이블을 수정해야 한다.

USER_ID	USER_NAME	ORDERED_PRODUCT	ADDRESS	MEMBERSHIP
11254824	LEE	MOUSE	ULSAN	TRUE
11254824	LEE	KEYBOARD	ULSAN	TRUE
18574381	PARK	SPEAKER	SEOUL	TRUE
89834230	KIM	MONITOR	DAEGU	FALSE
89834230	KIM	MOUSE	DAEGU	FALSE

 

제 2 정규형 (2NF, Second Normal Form) : 부분 함수적 종속 제거

위에서 수정한 테이블은 복합 키 {USER_ID, ORDERED_PRODUCT}를 기본 키로 한다.

하지만 USER_ID를 알면 USER_NAME과 ADDRESS, MEMBERSHIP은 자동으로 따라 오는 정보들이다. LEE 회원의 두 주문 건에 대해 USER_NAME, ADDRESS, MEMBERSHIP은 중복된 데이터를 담고 있다.

즉, USER_ID가 USER_NAME, ADDRESS, MEMBERSHIP의 결정자이다.

기본 키는 {USER_ID, ORDERED_PRODUCT} 지만, USER_NAME, ADDRESS, MEMBERSHIP은 USER_ID에만 종속된다.

이를 부분 함수적 종속이라 하며, 제 2 정규형을 만족하기 위해선 이 부분 함수적 종속이 없어야 한다.

따라서, 테이블을 다음과 같이 수정한다.

[USER_INFO]

USER_ID	USER_NAME	ADDRESS	MEMBERSHIP
11254824	LEE	ULSAN	TRUE
18574381	PARK	SEOUL	TRUE
89834230	KIM	DAEGU	FALSE

[USER_ORDER]

USER_ID	ORDERED_PRODUCT
11254824	KEYBOARD
11254824	MOUSE
18574381	SPEAKER
89834230	MONITOR
89834230	MOUSE

 

제 3 정규형 (3NF, Third Normal Form) : 이행 함수적 종속 제거

다음 상품 정보표를 보자.

PRODUCT_CODE	PRODUCT_NAME	COMPANY	COMPANY_ADDRESS
12450001	KEYBOARD	ABC_ELEC	SEOUL
13528723	MOUSE	ABC_ELEC	SEOUL
76242315	SPEAKER	DEF_ELEC	DAEGU
85782421	MONITOR	GHI_ELEC	USA

위 테이블에 존재하는 다음과 함수적 종속에 주목하자.

• PRODUCT_CODE → COMPANY
• COMPANY → COMPANY_ADDRESS
• PRODUCT_CODE → COMPANY_ADDRESS

 

상품 코드는 제조사명의 결정자이고, 제조사명은 제조사 주소의 결정자이다. 또한, 상품 코드는 제조사 주소의 결정자이다.

논리적으로 틀린 부분은 없지만, 정말로 상품 코드를 알면 제조사의 주소를 알 수 있다고 말할 수 있을까? 제조사의 주소는 제조사 명에 의해서 결정되는 것이 개념적으로 더 잘 들어맞는다.

위의 세 함수적 종속을 이행 함수적 종속이라 한다. 이행 함수적 종속은 다음과 같이 표현된다.

X → Y 이고 Y → Z 일 때, X → Z 

제 3 정규형은 이행 함수적 종속을 제거함으로써 만족할 수 있다. 위 테이블을 제 3 정규형을 만족하도록 수정하면 다음과 같다.

[PRODUCT_COMPANY]

PRODUCT_CODE	PRODUCT_NAME	COMPANY_NAME
12450001	KEYBOARD	ABC_ELEC
13528723	MOUSE	ABC_ELEC
76242315	SPEAKER	DEF_ELEC
85782421	MONITOR	GHI_ELEC

 

[COMPANY]

COMPANY_NAME	COMPANY_ADDRESS
ABC_ELEC	SEOUL
DEF_ELEC	DAEGU
GHI_ELEC	USA

 

보이스-코드 정규형 (BCNF, Boyce-Codd Normal Form) : 후보 키가 아닌 결정자 제거

 

이번에는 다음과 같은 주문 테이블을 보자.

USER_ID	PRODUCT_CODE	SHIPMENT_ID	SHIPPER_NAME
11254824	12450001	46825178	CHOI
11254824	13528723	46825178	CHOI
18574381	13528723	48873275	BAE

위 테이블에서 키는 {USER_ID, PRODUCT_CODE}이다. 

하지만, SHIPPER_NAME은 SHIPMENT_ID에 의해 결정된다. 이 때, SHIPMENT_ID는 후보 키가 아니므로, BCNF를 만족하지 못한다.

따라서 다음과 같이 테이블을 수정하여 BCNF를 만족하도록 한다.

USER_ID	PRODUCT_CODE	SHIPMENT_ID
11254824	12450001	46825178
11254824	13528723	46825178
18574381	13528723	48873275

SHIPMENT_ID	SHIPPER_NAME
46825178	CHOI
48873275	BAE